[發明專利]深度圖像中的自動地面檢測及攝像機相對位姿估計方法

有效

• 申請號: 201410556886.8
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104361575A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 湖南戍融智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏

技術領域

本發明涉及一種深度圖像中的自動地面檢測及攝像機相對位姿估計方法。

背景技術

地面檢測已經成為機器人、自動駕駛、個人娛樂、視頻監控等領域中至為關鍵的技術。基于圖像的傳統地面檢測方法大多數根據地面的先驗顏色信息、顏色信息的一致性以及強烈的邊緣來進行地面的檢測，比如利用公路的深色路面以及路邊的白色標線信息等。其工作方式只能夠適用于一些比較簡單的場景，對于復雜的環境不具有可靠的性能。另外在這些應用系統中，很多時候需要隨意變更深度攝像機的位置，或者深度攝像機的位置會受到系統的影響而發生位置變化，因而無法隨時估計深度攝像機相對于地面的高度、姿態以及場景中其他物體相對于地面的高度。

由于能夠直接獲取在一般透視成像變換中丟失的深度信息，深度攝像機相比于普通可見光深度攝像機有著更加明顯的技術優勢。這些深度攝像機包括但不限于基于雙目視覺法，飛行時間法以及光斑編碼法三種制式的深度攝像機。在這些應用中，深度攝像機大多通過水平安裝或者斜下視的方式對場景進行觀測，因而地面的自動化檢測對于系統的自動化程度以及穩定性提升都是至關重要的。

現有技術需要知道許多有關地面的先驗信息，不具有一般普適性。因而只能夠適用于一些比較簡單的場景，如對于復雜的環境不具有可靠的性能。另外現有技術一般難于得到場景中各點的高度信息，限制了系統的應用范圍。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種深度圖像中的自動地面檢測及攝像機相對位姿估計方法，自動檢測深度圖像中的地面，同時求解出深度攝像機相對于地面的位置和姿態以及場景中各點相對于地面的位置。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種深度圖像中的自動地面檢測及攝像機相對位姿估計方法，包括以下步驟：

1)將深度圖像depth的像素坐標(x,y)轉換為弧度坐標(u,v)：

uv1=A-1xy1;]]>

其中，A為深度攝像機內參數矩陣；

2)逐像素計算深度圖像depth中各點在深度攝像機坐標系下的點云坐標：求取任一像素點(u,v)在以深度攝像機位置為原點，由深度攝像機橫軸X_c，深度圖像縱軸Y_c，深度方向Z_c構成的右手深度攝像機坐標系下的點云坐標(x_c(u,v),y_c(u,v),z_c(u,v))，即：

x_c(u,v)＝v×depth(u,v)；

y_c(u,v)＝u×depth(u,v)

z_c(u,v)＝depth(u,v)；

其中depth(u,v)為坐標(u,v)處的深度圖像的深度值；

3)每次采樣過程中，隨機在深度圖像中選擇三個點P₁,P₂,P₃，然后求取由此三點P₁,P₂,P₃構成的平面π的法向量：